(57)【要約】【課題】本発明は、半導体パッケージ中のダイ上の電圧をより正確に測定できるようにする。【解決手段】たとえば、半導体装置３００は、ダイ上の異なる位置の電圧をそれぞれ検知する複数の電圧センサ３０２を備える。また、半導体装置３００は、電圧センサ３０２によって検知された電圧信号をＶＰＵ３２０に供給するための複数のＶｄｄ検知ピン３１２を備える。ＶＰＵ３２０は、電圧センサ３０２によって検知された電圧信号から代表的な電圧信号を発生し、その代表的な電圧信号を比較器１３０に与える。比較器１３０は、ＶＰＵ３２０からの代表的な電圧信号と電圧基準信号１４０とを比較し、その差信号をＶＲＭ１５０に提供する。ＶＲＭ１５０は、比較器１３０からの差信号にもとづいて、半導体装置３００へ与える電力を調整する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ダイ上の複数の位置でそれぞれ電圧を検知する工程と、
前記複数の位置でそれぞれ検知された電圧にもとづいて、前記半導体ダイへの電力を制御する工程と、
を具備する方法。
【請求項２】
さらに、前記複数の位置で検知された電圧にもとづいて、前記半導体ダイ上の電圧を表す信号を供給する工程を具備する請求項１の方法。
【請求項３】
さらに、複数の信号を発生する工程を具備し、前記信号のそれぞれは１つの位置で検知された電圧を表す請求項２の方法。
【請求項４】
さらに、前記複数の信号を処理する工程を具備する請求項３の方法。
【請求項５】
前記複数の信号を処理する工程は、前記複数の信号のそれぞれをアナログからデジタルへ変換する工程を備える請求項４の方法。
【請求項６】
前記複数の信号を処理する工程は、前記複数の位置で検知された前記電圧を平均化する工程を備える請求項４の方法。
【請求項７】
前記複数の信号を処理する工程は、前記複数の位置で検知された前記電圧の最大値を見つけ出す工程を備える請求項４の方法。
【請求項８】
前記複数の位置のそれぞれはプロセッサコアを備える請求項４の方法。
【請求項９】
さらに、差信号を発生する工程を具備する請求項４の方法。
【請求項１０】
差信号を発生する工程は、代表的な信号を基準信号と比較する工程を備える請求項９の方法。
【請求項１１】
さらに、基準信号を発生する工程を具備する請求項１０の方法。
【請求項１２】
前記基準信号は、電圧識別（ＶＩＤ）信号にもとづいて発生される請求項１１の方法。
【請求項１３】
前記基準信号は、検知された電流にもとづいて発生される請求項１２の方法。
【請求項１４】
差信号を発生する工程は、さらに、前記代表的な信号をデジタルからアナログへ変換する工程を備える請求項１０の方法。
【請求項１５】
前記半導体ダイへ供給される電力を制御する工程は、前記差信号にもとづいている請求項１０の方法。
【請求項１６】
複数の電圧センサを備えた半導体ダイを有する半導体装置を具備するシステム。
【請求項１７】
前記半導体装置はさらにパッケージを備え、前記パッケージは複数の電圧出力ピンを具備し、前記複数の電圧出力ピンのそれぞれは前記複数の電圧センサのいずれか１つに結合されている請求項１６のシステム。
【請求項１８】
前記半導体ダイは複数のプロセッサコアを備え、前記複数のプロセッサコアのそれぞれは１以上の前記複数の電圧センサを備える請求項１７のシステム。
【請求項１９】
さらに、前記電圧出力ピンに結合され、代表的な電圧信号を供給するように動作可能な電圧処理装置を具備する請求項１７のシステム。
【請求項２０】
さらに、基準信号と前記代表的な電圧信号とを受信し、差信号を供給するように動作可能な比較器を具備する請求項１９のシステム。
【請求項２１】
さらに、前記差信号にもとづいて、前記半導体ダイへの電力を制御するように動作可能な電圧調整モジュールを具備する請求項１９のシステム。
【請求項２２】
さらに、パッケージを具備し、前記パッケージは代表的な電圧信号を供給するように動作可能な電圧出力ピンを備え、前記電圧出力ピンは電圧処理装置に結合され、前記半導体ダイはさらに電圧処理装置を備え、前記電圧処理装置は前記複数の電圧センサのそれぞれに結合されている請求項１６のシステム。
【請求項２３】
前記電圧処理装置はアナログデジタル変換器を備える請求項２２のシステム。
【請求項２４】
前記半導体ダイは複数のプロセッサコアを備え、前記複数のプロセッサコアのそれぞれは１以上の前記複数の電圧センサを備える請求項２２のシステム。
【請求項２５】
前記ダイは電圧出力ピンを備え、前記ダイの前記電圧出力ピンは前記電圧処理装置と前記パッケージの前記電圧出力ピンとに結合されている請求項２２のシステム。
【請求項２６】
さらに、基準信号と前記代表的な電圧信号とを受信し、差信号を供給するように動作可能な比較器を具備する請求項２５のシステム。
【請求項２７】
さらに、前記代表的な電圧信号をデジタル形態で受信し、前記代表的な電圧信号をアナログ形態に変換し、前記代表的な電圧信号を前記比較器へ供給するように動作可能なデジタルアナログ変換器を具備する請求項２６のシステム。
【請求項２８】
さらに、前記差信号にもとづいて、前記半導体ダイへの電力を制御するように動作可能な電圧調整モジュールを具備する請求項２６のシステム。
【請求項２９】
さらにパッケージを具備し、前記パッケージは代表的な電圧信号を供給するように動作可能な電圧出力ピン、および、前記複数の電圧センサのそれぞれと前記電圧出力ピンとに結合された電圧処理装置を備える請求項１６のシステム。
【請求項３０】
前記電圧処理装置はアナログデジタル変換器を備える請求項２９のシステム。
【請求項３１】
前記半導体ダイは複数のプロセッサコアを備え、前記複数のプロセッサコアのそれぞれは電圧センサを備える請求項２９のシステム。
【請求項３２】
前記半導体ダイは複数の電圧出力ピンを備え、前記ダイの前記電圧出力ピンのそれぞれは電圧センサと前記電圧処理装置とに結合されている請求項２９のシステム。
【請求項３３】
さらに、基準信号と前記代表的な電圧信号とを受信し、差信号を供給するように動作可能な比較器を具備する請求項３２のシステム。
【請求項３４】
さらに、前記代表的な電圧信号をデジタル形態で受信し、前記代表的な電圧信号をアナログ形態に変換し、前記代表的な電圧信号を前記比較器へ供給するように動作可能なデジタルアナログ変換器を具備する請求項３３のシステム。
【請求項３５】
さらに、前記差信号にもとづいて、前記半導体ダイへの電力を制御するように動作可能な電圧調整モジュールを具備する請求項３３のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には半導体装置のための方法およびシステムに関し、特に、多数の電圧センサを備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ時代の到来により、電子システムは、現代生活の生活必需品になっており、必要性も広がっている。この技術の広がりに関する本質的な部分は、これらの電子システムからより多くの機能性を与える、さらに大きな駆動力となっている。この機能増加のための探求の縮図は、種々の半導体装置のサイズと容量である。オリジナルアップルＩの８ビットマイクロプロセッサから、オリジナルＩＢＭ  ＰＣ  ＡＴの１６ビットマイクロプロセッサを経て、今日まで、半導体の処理パワーは成長しているが、その一方でこれらの半導体のサイズは一貫して減少している。実際に、ムーアの法則は、シリコンの所定のサイズの部片におけるトランジスタの数が、１８ヶ月ごとに、２倍になっていることを述べている。
【０００３】
半導体は、これらの複雑なシステム中に含まれているので、ほぼ全般的に、これらの半導体に対する接続性と電力要求は増加している。実際に、半導体で使用されるクロック周波数が高いほど、半導体の電力消費は大きくなる（全ての他の特性は等しい）。しかしながら、電力消費と動作周波数の増加についての本質的な部分は、半導体における動作電圧を減少させるのと相殺的な傾向であり、したがってノイズのバジェットは厳しくなる。認められるように、これらの要求はある程度までは相互に競合する可能性がある。特に、半導体装置の電力消費の増加は、通常、より多くのスイッチングノイズを生じ、これはノイズのバジェットが厳しいならば望ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの種々の相反する要求および希望の相違を改善するために、半導体装置における実際の電圧は厳密に制御される。多くの場合、電力分配ネットワークは、少なくとも部分的に半導体装置で検知される実際の電圧にもとづいて、半導体装置への電力を調整する。この電圧は半導体装置上の電圧センサを使用して検知することができる。
【０００５】
しかしながら、この電圧センサにより検知される電圧は、その電圧センサの位置付けに非常に依存する。この依存性は、ダイ領域上の可能な電圧勾配に小さい部分が存在しないことにもとづいている。これらの電圧勾配は、半導体装置のパッケージ基板または半導体装置が含まれる印刷回路板におけるＤＣドロップ、半導体装置の動作、もしくは、無数のその他の原因により生じる可能性がある。半導体ダイにおける電圧勾配は、したがって、ダイ上の最小と最大の電圧間に幾らかの差が存在することを意味し、ほとんどの場合、電圧センサからの出力は電圧センサ付近のダイの領域の電圧だけを示す。半導体ダイ上または半導体を横切る実際の電圧と測定される電圧との間の不一致は、電力分配ネットワークの半導体装置への電力を調整する能力を妨害する。
【０００６】
したがって、半導体ダイ上の電圧をより正確に測定するためのシステムおよび方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
半導体パッケージ中のダイ上の電圧をより正確に測定するためのシステムおよび方法が開示される。これらのシステムおよび方法は、多数の位置で検知される電圧のセットを得るためにダイ上で２以上の電圧センサを使用している。これらの検知された電圧は、その後、ダイの代表的な電圧を生成するために処理される。この代表的な電圧は、その後、半導体装置への電力の制御に使用される。
【０００８】
一実施形態では、電圧は半導体ダイ上の多数の位置で検知され、そのダイ上の電圧を表す信号が、これらの検知された電圧から発生される。この代表的な電圧信号は、その後、半導体ダイに与えられる電力の制御に使用される。
【０００９】
幾つかの実施形態では、代表的な電圧信号は、検知された電圧の平均または検知された電圧の最大を取ることにより生成される。
【００１０】
別の実施形態では、代表的な電圧信号は、電圧処理装置によって発生される。この電圧処理装置は、半導体ダイ自体上にあるか、ダイを備える半導体装置のパッケージ上またはパッケージ中にあるか、あるいは、半導体装置の外部に存在する。
【００１１】
さらに別の実施形態では、代表的な電圧信号は、半導体装置の１以上の電圧検知ピンに与えられる。
【００１２】
別の実施形態では、半導体ダイ上で検知された電圧を表す信号は、半導体装置上の１以上の電圧検知ピンに与えられる。
【００１３】
本発明の実施形態は、半導体ダイ上の電圧をより正確に測定することによって、半導体ダイへ供給される電力がさらに正確に調整されることを可能にする。これらのより正確な測定は、半導体装置を横切る、または、半導体装置上の電圧勾配または差を考慮し、それ故、これらの測定された電圧にもとづいて電力の供給をより良好に制御する電力調整方法を可能にする。
【００１４】
さらに本発明の実施形態は、あるマルチコアプロセッサと共に使用するとき、これらはコアのそれぞれにおける電圧が測定され、ダイの代表的な電圧が各コアで測定された電圧から発生されることを可能にする利点を提供する。
【００１５】
本発明の、これらおよびその他の特徴は、以下の説明および添付図面と共に考察するとき、さらに良好に認識され、理解されるであろう。以下の説明は、本発明の種々の実施形態およびその多くの特別な詳細を示しているが、例示として与えられているものであり、発明の技術的範囲を限定するものではない。多くの置換、変更、付加または再構成が本発明の技術的範囲内で行われ、本発明は、このような置換、変更、付加または再構成の全てを含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
添付の、この明細書の一部を形成する図面は、本発明のある特徴を示すために用いられている。同じ参照符号は同じコンポーネントを示しており、本発明と、そのコンポーネントと、本発明により提供されるシステムの動作との明瞭な内容は、この図面に示されている例示的で、それ故、限定ではない実施形態を参照にすることによって、さらに容易に明白になるであろう。図面に示されている特徴は、必ずしも実寸大で描かれていないことに注意すべきである。
【００１７】
本発明およびその種々の特徴とその効果の詳細を、添付図面に示され、以下の説明で詳細に説明されている、限定ではない実施形態を参照してさらに十分に説明する。よく知られている材料、処理技術、コンポーネントおよび装置の説明は、本発明の詳細を不必要に曖昧にしないために省略されている。しかしながら、当業者は、本発明の好ましい実施形態が開示されているが、詳細な説明および特定の例が、本発明の技術的範囲を限定するためではなく、単なる例示として与えられることを理解すべきである。基礎的な本発明の概念の技術的範囲内にある種々の置換、変更、付加、再構成は、この説明を読んだ後、当業者に明白にあるであろう。
【００１８】
本発明の実施形態を詳細に参照すると、それらの例が添付図面に示されている。可能である場合には、必ず、同一または類似の部品（素子）を示すために、図面を通して同じ参照符号が使用されている。
【００１９】
本発明の実施形態を説明する前に、半導体装置への電力を制御するように動作可能な電力分配ネットワークの例示的なアーキテクチャを説明することが有用であろう。図１は、丁度このような電力分配ネットワークの一部分のブロック図を示している。半導体装置１１０は、半導体ダイ（図示していない）と基板またはパッケージを備えている。ダイは、マイクロプロセッサのように、そのダイを電源または他の信号線に結合する役目を有するパッケージへ結合される集積回路であってもよい。典型的に、マイクロプロセッサまたは半導体がパッケージされる基板は（エポキシ樹脂のような）有機物材料から作られ、ビルドアップ技術を使用して製造される。
【００２０】
半導体装置１１０は２つの出力、すなわち電圧識別（ＶＩＤ）出力１１４と電圧（Ｖｄｄ）が検知される出力１１２とを有している。これらの各出力は、半導体装置１１０のパッケージ上の１以上のピンであってもよく、ＶＩＤ出力１１４は半導体装置１１０のダイにより必要とされる電圧を規定する１以上の設定を行うように動作可能であり、Ｖｄｄ出力１１２は電圧センサによって、半導体装置１１０のダイ上で検知された電圧を表す信号を提供するように動作可能である。
【００２１】
Ｖｄｄ検知ピン１１２は比較器１３０の入力に結合され、この比較器は、また入力電圧基準信号１４０を受信する。比較器１３０は、Ｖｄｄ検知ピン１１２から受信された信号と、電圧基準信号１４０との間の差を示す出力を提供する。電圧調整モジュール（ＶＲＭ）１５０は入力として差信号を受信し、この差信号にもとづいて、装置１１０に与えられる電力を調整するように動作可能である。
【００２２】
特に、一実施形態では、図１に示されている電力分配ネットワークの一部分の動作期間中に、装置１１０への電力がドループ制御と呼ばれる技術を使用して調整される。したがって、ＶＲＭ１５０からの出力電圧は、ＶＲＭ１５０からの出力電流が増加すると減少されることが望ましい。この形式の電力制御を実行するために、一実施形態では、電力分配ネットワークにより使用される電流−電圧（Ｉ−Ｖ）曲線の勾配は異なるＶＩＤ設定に対して同じであるが、Ｉ−Ｖ曲線に関連して使用されるインターセプトはＶＩＤ設定にしたがっている。
【００２３】
その結果、電力分配ネットワークの動作期間中、ＶＩＤ設定は適切な基準電圧を決定するために、ＶＲＭ１５０の検知された電流出力と関連して使用され、この基準電圧は比較器１３０へ与えられる。比較器１３０は入力１４０におけるこの基準電圧を、Ｖｄｄ検知ピン１１２に結合される入力において検知された電圧信号と比較し、これらの２つの入力の差を示す信号をＶＲＭ１５０に提供し、ＶＲＭ１５０は、次に、この差信号にもとづいて、装置１１０への電力を調整する。
【００２４】
しかしながら、典型的に装置１１０のダイはただ１つの電圧センサしか有していない。この構成は、図２Ａ，２Ｂ，２Ｃを参照して詳しく説明されるように問題がある。図２Ａは、ダイ２００とパッケージ２１０とを具備する半導体装置１１０の一実施形態を示している。多くの例では、半導体装置１１０が動作容量中で使用されるとき、印刷回路板（ＰＣＢ）２２０に結合される。電流は、その後、ＶＲＭ１５０のような電源からダイ２００へ、ＰＣＢ２２０とパッケージ２１０を介して与えられる。
【００２５】
装置１１０のパッケージ２１０のパッケージ基板と、装置１１０が通常結合されているＰＣＢ２２０におけるＤＣドロップを含めた種々の周囲環境のために、電圧勾配は、半導体装置１１０の動作期間中に装置１１０のダイ２００上に存在する可能性がある。ダイ２００を横切る電圧分布は、無数の他の変数の中で、ダイ２００自体の設計および構造と、ダイ２００が使用されるパッケージ２１０と、ＰＣＢ２２０の構造、設計または構成とにしたがうことが明白である。ダイ２００上の電圧勾配の結果として、ダイ２００上の最大または最小の電圧と、ダイ２００上に存在する単一の電圧センサ付近の電圧との間に著しい差が存在する可能性がある。結果として、電圧センサで検知された電圧と、したがって、Ｖｄｄ検知ピン１１２の信号出力はダイ２００を横切る電圧を正確に反映しない可能性があり、ダイ２００上の電圧センサの位置にもとづいて顕著に変化する可能性がある（全ての他の要件は同じである）。
【００２６】
図２Ｂは、装置１１０の動作の１モード期間中に生じる可能性のあるダイ２００の種々の部分の電圧表示を示している。図２Ｂでは、ダイ２００を横切る電圧勾配は約３５ｍＶである可能性があることに注意する。電圧センサ２３０は、この動作モード期間中の電圧が約２５ｍＶであるダイ２００の領域に置かれているとする。Ｖｄｄ検知ピン１１２上の信号出力は、それ故、ダイ１１０上の電圧が約２５ｍＶであることを示すであろう。しかしながら、図２Ｂから認められるように、ダイ２００の他の領域の電圧は約６０ｍＶである可能性がある。したがって、Ｖｄｄ検知ピン１１２の出力はダイ１１２全体を横切る電圧を正確に表していない。
【００２７】
この問題を図２Ｃに関してさらに示すことができる。図２Ｃは、装置１１０の動作の別のモード期間中に生じる可能性のあるダイ２００の種々の部分の電圧表示を示している。図２Ｃでは、ダイ２００を横切る電圧勾配は約１１ｍＶである可能性があることに注意する。電圧センサ２３０は、この動作モード期間中の電圧が約１０ｍＶであるダイ２００の領域に置かれているとする。Ｖｄｄ検知ピン１１２上の信号出力は、それ故、ダイ１１０上の電圧が約１０ｍＶであることを表す可能性がある。しかしながら、図２Ｃから認められるように、ダイ２００の他の領域の電圧は約１９．５ｍＶである可能性がある。したがって、Ｖｄｄ検知ピン１１２の出力は、ダイ１１０全体を横切る電圧を正確に表していない。
【００２８】
ダイ１１０の異なる部分で生じる検知された電圧と実際の電圧との不一致は、電力制御ネットワークの半導体装置に対する電力を変調または制御する能力に悪影響を与える可能性がある。それ故、装置１１０への電力がさらに良好に制御されるように、ダイ２００を横切る電圧のさらに正確な測定を行うことが望ましい。
【００２９】
ダイにおける電圧のさらに正確な測定結果を得るためのシステムおよび方法に注目する。これらのシステムおよび方法は、多数の位置で検知される１組の電圧を得るためにダイ上で２以上の電圧センサを使用する。これらの検知された電圧は、その後、ダイの代表的な電圧を発生するように処理される。この代表的な電圧は、その後、ダイにより構成される半導体装置への電力を制御するために使用される。
【００３０】
図３は、多数の電圧センサを備える半導体装置の一実施形態に関連して使用される電力分配ネットワークの一部分の一実施形態を示している。特に、半導体装置３００は、半導体ダイ（図示していない）と基板またはパッケージとを具備することができる。半導体装置３００は複数の電圧センサ３０２を有することができ、各電圧センサ３０２は半導体装置３００のダイ上の異なる位置の電圧を検知するように動作可能である。
【００３１】
半導体装置３００は、出力ピンのセットを具備することができる。特に、半導体装置３００は、電圧識別（ＶＩＤ）出力ピン３１４と、１組の電圧（Ｖｄｄ）検知ピン３１２とを有することができる。ＶＩＤピン３１４は半導体装置３００のダイにより必要とされ、または、所望される電圧を規定する１以上の設定を行うように動作可能であり、各Ｖｄｄ検知ピン３１２は電圧センサ３０２に結合され、その電圧センサ３０２により検知された電圧の信号表示を提供するように動作可能である。
【００３２】
各Ｖｄｄ検知ピン３１２は、電圧処理装置（ＶＰＵ）３２０の入力に結合される。１つの特別な実施形態では、各Ｖｄｄ検知ピン３１２は２つの信号線を使用してＶＰＵ３２０に結合させることができ、ここで２つの信号線の電圧の差は、Ｖｄｄ検知ピン３１２が結合されている電圧センサ３０２で検知された電圧にほぼ等しい。
【００３３】
ＶＰＵ３２０は検知された電圧を表す２以上の信号をその入力で受信し、これらの検知された電圧信号から代表的な電圧信号を発生するように動作可能である。この代表的な電圧信号は検知された電圧を表す信号を平均化することにより、または、検知された電圧を表す信号の最大を取ることによって、あるいは、別の所望の方法によって生成される。
【００３４】
ＶＰＵ３２０からの代表的な電圧信号は比較器１３０の入力に与えられ、その比較器１３０は、また入力として電圧基準信号１４０を受信する。比較器１３０はＶＰＵ３２０から受信された代表的な電圧信号と電圧基準信号１４０との間の差を表す出力を提供する。電圧調整モジュール（ＶＲＭ）１５０はこの差信号を入力として受信し、この差信号にもとづいて装置３００へ与えられる電力を調整するように動作可能である。
【００３５】
特に、一実施形態では、前述したように、ドループ制御と呼ばれる技術を使用して図３に示されている電力分配ネットワークを動作させることが所望されている。したがって、電力分配ネットワークの動作中に、ＶＩＤピン３１４からのＶＩＤ設定は、適切な基準電圧を決定するためにＶＲＭ１５０の検知された電流出力と共に使用される。この基準電圧は、比較器１３０に与えられる。比較器１３０は、この基準電圧を、Ｖｄｄ検知ピン３１２から受信され、それぞれ検知された電圧信号からＶＰＵ３２０により発生された代表的な電圧信号と比較し、これらの２つの入力の差を示す信号をＶＲＭ１５０に提供し、ＶＲＭ１５０は、次に、この差信号にもとづいて、装置３００への電力を調節する。
【００３６】
図４を参照すると、装置３００を構成するために使用される、ダイおよびパッケージのレイアウトの一実施形態の概略図が示されている。半導体装置３００は、パッケージ４１０に結合されているダイ４００を具備している。ダイ４００は、１組のプロセッサコア４２０を具備している。各プロセッサコア４２０は電圧センサ３０２を備え、各電圧センサ３０２はパッケージ４１０上の特有のＶｄｄ検知ピン３１２へ結合される。これは、電圧センサ３０２を、そのそれぞれのＶｄｄ検知ピン３１２へ結合することによって、ある実施形態では、電圧センサ３０２をダイ４１０の出力ピンに結合し、ダイ４１０のその出力ピンをそれぞれのＶｄｄ検知ピン３１２に結合することによって実現される。
【００３７】
図５に進むと、多数の電圧センサを備える半導体装置の一実施形態と関連して使用される、電力分配ネットワークの一部分の別の実施形態を示している。特に、半導体装置５００は、半導体ダイ（図示していない）および基板またはパッケージを具備することができる。半導体装置５００は、ＶＰＵ５２０と複数の電圧センサ５０２とを具備することができ、各電圧センサ５０２は半導体装置５００のダイ上の異なる位置の電圧を検知し、検知された電圧を表す信号をＶＰＵ５２０へ提供するように動作することができる。
【００３８】
半導体装置５００のダイ上に形成されるＶＰＵ５２０は、電圧センサ５０２から検知された電圧を表す信号を受信し、これらの検知された電圧信号から代表的な電圧信号を生成するように動作可能である。一実施形態では、電圧センサ５０２は検知された電圧を表すアナログ信号を発生することができる。このアナログ信号はＶＰＵ５２０により処理され、デジタルの代表的な電圧信号がＶＰＵ５２０により発生される。特に、これは処理を行う前に、ＶＰＵ５２０で、検知された電圧を表す受信されたアナログ信号のそれぞれを、対応するデジタル信号へ変換することにより実現される。代わりに、電圧センサ５０２はそれ自体がアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器を含んでいてもよく、したがって、検知された電圧を表すアナログ信号はデジタル信号に変換され、検知された電圧を表すこのデジタル信号はＶＰＵ５２０へ与えられる。
【００３９】
ＶＰＵ５２０は、このＶＰＵ５２０により生成された代表的な電圧信号がＶｄｄ検知ピン５１２で利用可能であるように、装置５００のＶｄｄ検知ピン５１２へ結合される。さらに、半導体装置５００は、その半導体装置５００のダイにより必要とされ、または、所望される電圧を規定する１以上の設定を行うように動作可能な電圧識別（ＶＩＤ）出力ピン５１４を有することができる。
【００４０】
幾つかの場合では、Ｖｄｄ検知ピン５１２に与えられる代表的な電圧信号がデジタル信号であるとき、Ｖｄｄ検知ピン５１２は、入力のデジタルの代表的な電圧信号をアナログの代表的な電圧信号へ変換するように動作可能なデジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器５４０の入力へ結合される。このアナログの代表的な電圧は比較器１３０の入力に与えられ、その比較器１３０は、また電圧基準信号１４０を入力として受信する。比較器１３０は、Ｄ／Ａ変換器５４０から受信されたアナログの代表的な電圧信号と電圧基準信号１４０との差を表す出力信号を提供する。電圧調整モジュール（ＶＲＭ）１５０は、この差信号を入力として受信し、この差信号にもとづいて、装置５００に与えられる電力を調整するように動作可能である。
【００４１】
特に、一実施形態では、前述したように、ドループ制御と呼ばれる技術を使用して図５に示されている電力分配ネットワークを動作させる。したがって、示されている電力分配ネットワークの一部分の動作中に、ＶＩＤピン５１４からのＶＩＤ設定は、適切な基準電圧を決定するためにＶＲＭ１５０の検知された電流出力と共に使用される。この基準電圧は、比較器１３０に与えられる。比較器１３０は、この基準電圧を、Ｄ／Ａ変換器５４０により与えられたアナログの代表的な電圧信号と比較し、これらの２つの入力の差を表す信号をＶＲＭ１５０に提供し、ＶＲＭ１５０は、次に、この差信号にもとづいて、装置１１０への電力を調節する。
【００４２】
図６を参照すると、図５の装置５００を構成するために使用できる、ダイおよびパッケージのレイアウトの一実施形態の概略図が示されている。半導体装置５００は、パッケージ６１０に結合されたダイ６００を備えている。ダイ６００は、１組のプロセッサコア６２０とＶＰＵ５２０を具備している。各プロセッサコア６２０は電圧センサ５０２を備え、各電圧センサ５０２はダイ５１０上のＶＰＵ５２０に結合される。ＶＰＵ５２０は、Ｖｄｄ検知ピン５１２へ結合される。これは、ＶＰＵ５２０が代表的な電圧信号をＶｄｄ検知ピン５１２へダイレベル電圧検知ピン６１２を通して提供できるように、ＶＰＵ５２０をダイレベル電圧検知ピン６１２へ結合し、このダイレベル電圧検知ピン６１２をＶｄｄ検知ピン５１２へ結合することによって実現される。ＶＰＵ５２０をダイ６１０自体の上に配置することによって、代表的な電圧信号は、所望ならば、ダイ６００上の単一のピンとパッケージ６１０上の単一のピンを使用して、パッケージ６１０に対して外部に設けられることが分かる。
【００４３】
図７を参照すると、図５の装置５００を構成するために使用できる、ダイおよびパッケージのレイアウトの別の実施形態の概略図が示されている。半導体装置５００は、パッケージ７１０に結合されたダイ７００を備えている。ダイ７００は、１組のプロセッサコア７２０を具備している。パッケージ７１０は、ＶＰＵ５２０を具備することができる。一実施形態では、ＶＰＵ５２０はダイ７００とは別のダイであってもよく、パッケージ７１０に結合される。
【００４４】
各プロセッサコア７２０は電圧センサ５０２を備え、ここでは各電圧センサ５０２はパッケージ７１０中のＶＰＵ５２０に結合されている。ＶＰＵ５２０は、Ｖｄｄ検知ピン５１２に結合されている。これは、ＶＰＵ５２０がＶｄｄ検知ピン５１２で代表的な電圧信号を提供できるように、ダイレベルピンを使用して、各電圧センサ５０２をＶＰＵ５２０に結合し、ＶＰＵ５２０の出力をＶｄｄ検知ピン５１２へ結合することによって実現される。ＶＰＵ５２０で異なるダイを使用し、ＶＰＵ５２０をパッケージ７１０中に位置させることによって、代表的な電圧信号はＶＰＵ５２０をダイ７１０上に形成する必要なく、パッケージ７１０上の単一のピンを使用して提供されることが認められる。
【００４５】
示されている本発明の実施形態は４つのプロセッサコアを有するとして説明されているが、本発明の実施形態はダイ上のより少数または多数のプロセッサコアに対しても同等に良好に適用することができる。さらに、各プロセッサコアは１つの電圧センサを有するとして説明されているが、各プロセッサコアは所望であれば２以上の電圧センサ３０２を含んでもよいことが明白である。
【００４６】
前述の説明では、本発明を特定の実施形態を参照にして説明した。しかしながら、当業者は、種々の変形および変更が特許請求の範囲に記載されている本発明の技術的範囲を逸脱することなしに行われることを認識できるであろう。したがって、明細書および図面は本発明の技術的範囲を限定するためではなく、例示として考えられるべきものであり、全てのこのような変形は本発明の技術的範囲内に含まれることを意図している。
【００４７】
効果、その他の利点、および、問題に対する解決策について、特定の特別な実施形態に関して前述した。しかしながら、効果、利点、問題に対する解決策、および、このような任意の利点、効果または解決策を生じ、あるいは、より決定的にする任意のコンポーネントは、一部または全ての特許請求の範囲の重要な、必要とされる、または、本質的な特徴あるいはコンポーネントとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】電力を半導体装置へ供給するための電力分配ネットワークの一部分の一実施形態を示すブロック図。
【図２Ａ】印刷回路板に結合された半導体パッケージの一実施形態を示すカッタウェイ図。
【図２Ｂ】半導体ダイの動作中にこれらのダイを横切って存在する可能性のある電圧勾配の例を示す図。
【図２Ｃ】半導体ダイの動作中にこれらのダイを横切って存在する可能性のある電圧勾配の例を示す図。
【図３】多数の電圧センサを備える半導体装置へ電力を供給するための電力分配ネットワークの一部分の一実施形態を示すブロック図。
【図４】多数の電圧センサを備える半導体装置の一実施形態を示すブロック図。
【図５】多数の電圧センサを備える半導体装置へ電力を供給するための電力分配ネットワークの一部分の一実施形態を示すブロック図。
【図６】多数の電圧センサを備える半導体装置の一実施形態を示すブロック図。
【図７】多数の電圧センサを備える半導体装置の一実施形態を示すブロック図。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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